Rémisztő felfedezés: döbbenetes módon pusztul el az emberiség

Számos elképzelésünk van a világmindenség végéről; egyesek szerint a végtelenségig táguló univerzummal a kihűlés fog végezni, míg mások meg vannak győződve arról, hogy a kozmosz végül összeomlik, és a „Nagy Reccsként" ismert módon fejezi be „pályafutását". Egy új elképzelés szerint azonban létezik egy harmadik lehetőség is: az, hogy minden létező, tömeggel rendelkező test el fog párologni. Ez a friss teória a világhírű tudós, Stephen Hawking 1974-ben közzétett tanulmányán alapul, amely egy egyedülálló, de vitatott jelenséget írt le.

Az elmélet szerint a Hawking-sugárzás a fekete lyukak eseményhorizontjának környezetében jön létre kvantummechanikai jelenségek miatt. A Hawking-sugárzás miatt csökken a fekete lyuk energiája és tömege, végül pedig teljesen „elpárolog".

Egy új tanulmány ismét megvizsgálta Hawking-elméletét, és arra jutott, hogy e különös sugárzás nem csak a fekete lyukaktól von el energiát, hanem az összes olyan testtől is, amely meghatározó tömeggel rendelkezik.

Ennek az lesz a vége, hogy az összes objektum semmivé fog válni, energiájukat szétszórják a lassan kiüresedő világegyetemben.

"Ez azt jelenti, hogy az eseményhorizonttal nem rendelkező objektumok, például a halott csillagok maradványai és más nagy objektumok a világegyetemben, szintén rendelkeznek ilyen sugárzással. Ez egy nagyon hosszú idő után ahhoz vezetne, hogy az univerzumban végül minden elpárologna, akárcsak a fekete lyukak.

Ez nemcsak a Hawking-sugárzásról alkotott elképzeléseinket változtatja meg, hanem az univerzumról és annak jövőjéről alkotott képünket is"

- mondta Heino Falcke, a kutatás vezető szerzője, a holland Radboud Egyetem asztrofizikusa a kiadott közleményében.

Mi az eseményhorizont?

Az eseményhorizont az a gravitációs pont, amelyen túl semmi, még a fény sem tud elmenekülni egy fekete lyukból.

A kutatók eredményeiket a Physical Review Letters című folyóiratban tették közzé.

A Hawking-sugárzás művészi illusztrációja Forrás: Science Photo Library via AFP/VICTOR de SCHWANBERG/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Victor De Schwanberg/Science Pho

Energiarablás

A kvantumtérelmélet szerint nem létezik üres vákuum. A tér ehelyett tele van apró rezgésekkel, amelyek, ha elegendő mennyiségű energiával töltődnek fel, véletlenszerűen részecskékké törnek szét, és nagyon kis energiájú fénycsomagokat, azaz fotonokat hoznak létre.

Hawking 1974-ben publikált, úttörőnek számító tanulmányában megjósolta, hogy a fekete lyukak eseményhorizontjánál észlelhető rendkívüli gravitációs erő ilyen módon hívja életre a fotonokat. Einstein általános relativitáselmélete szerint a gravitáció eltorzítja a téridőt, így a kvantummezők annál jobban torzulnak, minél közelebb kerülnek a fekete lyuk szingularitásának hatalmas gravitációs vonzásához.

A kvantummechanika bizonytalansága és furcsasága miatt Hawking szerint ez a torzulás a térben egyenetlenül mozgó időzónákat és az ebből következő energiacsúcsokat hoz létre. Ezen energiaeltérések hatására a fekete lyukak körüli torz térben fotonok jelennek meg, amelyek energiát szívnak el a fekete lyuk mezejéből, hogy aztán kirobbanhassanak onnan. Ha a részecskék ezután kiszabadulnak a fekete lyukból, akkor gyakorlatilag energiarablás történik.

Hawking ebből arra a következtetésre jutott, hogy a fekete lyukak végül elveszítik minden energiájukat, és teljesen eltűnnek.

A fekete lyuk idővel elveszíti minden energiáját és megszűnik létezni Forrás: Science Photo Library via AFP/MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Mark Garlick/Science Photo Libra

Szükség van-e az eseményhorizontra?

Felmerül a kérdés: ha csak egy erősebb gravitációs mezőre van szükség a kvantumfluktuációk és fotonok megteremtéséhez, akkor mi akadályozza meg, hogy bármely, a téridőt görbítő tömeggel rendelkező objektum Hawking-sugárzást hozzon létre? Szükség van-e a Hawking-sugárzásnak a fekete lyuk eseményhorizontjának különleges feltételére, vagy bárhol a térben előállítható?

E kérdések vizsgálatához az új tanulmány szerzői a Hawking-sugárzást a Schwinger-effektusnak nevezett, régóta megjósolt folyamat szemszögéből elemezték. A Schwinger-effektus során elméletben lehetséges anyagot létrehozni az elektromágneses mező által okozott erőteljes torzulásokból.

Az elméleti fizikusok a Schwinger-effektus kereteit Hawking elméletére alkalmazva egy olyan matematikai modellt alkottak, amely reprodukálta a Hawking-sugárzást különböző gravitációs erősségű terekben.

Az eredmények alapján nincs szükség eseményhorizontra ahhoz, hogy egy nagy tömegű objektumból lassan fény formájában elszivárogjon az energia; a test gravitációs tere önmagában is elég a folyamathoz.

"Bizonyítottuk, hogy a fekete lyukon túl a téridő görbülete nagy szerepet játszik a sugárzás létrejöttében. A részecskéket a fekete lyukon túl a gravitációs mező árapály-erői választják el egymástól" - írta a kutatás második szerzője, Walter van Suijlekom, a Radboud Egyetem matematikusa.

Nincs szükség eseményhorizontra ahhoz, hogy egy nagy tömegű objektumból lassan fény formájában elszivárogjon az energia Forrás: Science Photo Library via AFP/All rights reserved. Copyright Mark A. Garlick. No unauthorised use./Mark Garlick

Mit jelent ez a gyakorlatban?

Ezt egyelőre lehetetlen megmondani. Az is elképzelhető, hogy ahogy a csillagokat, neutroncsillagokat és bolygókat alkotó anyag öregszik, idővel energiaátmenetet hajt végre egy teljesen új, ultraalacsony energiaállapotba. Ez elég lehet ahhoz, hogy végül minden anyag fekete lyukakká omoljon össze, amelyek lassan fényt, vagyis energiát vesztenek, végül pedig teljesen semmivé lesznek.